智能电网技术在500kV三堡变电站串补上的应用
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摘要：串联补偿装置能够显著增大系统输送能力、提高系统稳定性，而串补研制的智能化对我国电力行业的发展更具有重要意义。本文介绍了三堡变500kV东三Ⅲ线串补智能化的国产化技术概述，较为详细的对比了各模块的技术实施。
关键词：智能电网 串联补偿 二次系统
中图分类号：TM63
0问题的提出
阳城输送电工程作为国家“西电东送”重要项目之一，担负着山西坑口电厂2100MW电量往华东地区输送的任务，对加快华东电网的电源建设，振兴西部经济有着重要意义。500KV三堡变电站是阳城通道的中间环节，它一方面连接东明阳城电厂能量输送，另一方面担负着苏北电能往南输送的任务，其稳定运行直接影响了整个华东电网的安全和电力生产的效益。输电系统所用两套串补于2006年11月底试送电及模拟系统故障成功，于12月1日正式投运，由此计至今年1月，60多个月的时间中，共计有缺陷故障等78次，造成了大量的直接损失和间接损失，还大大影响了徐州电网的技术形象。
在“十一五”国网大力发展智能电网之际，为保证设备能够满足现场运行要求，提高新设备的运行可靠性，经过多次到三堡进行调查研究统计：所有串补故障中，直接导致一次设备动作的32次，其中采样回路上相关元件的问题，占据了所有故障的百分之60%以上，引入先进的串补智能化技术迫在眉睫。
在智能串补中，二次设备不需要采样回路，只需要配置网卡就可获得所需的数据，将二次设备向小型化、智能化及高集成化方向发展，将大大减少设备投入成本。根据智能串补二次设备配置方式，叙述如下：
按对象配置方式
该模式采用保护测控一体化的方式，每个对象不再分别配置保护和测控，而只需配置一套装置，该装置完成该对象的所有保护及测控功能。这样在装置内部可以共享一些计算数据，简化了二次系统的复杂度，提高了系统的经济性。这种配置方式将自动化专业和保护专业合二为一，故必须改变目前运行管理过程中存在的按专业设置部门的方式，否则在运行管理上将出现盲点。
按功能配置的方式
该配置方式采用弱化具体对象的方法，从全站二次设备需要实现的功能出发，采用以功能为单位配置二次设备，如距离保护装置负责全站所有线路的距离保护的计算及出口。测控装置负责全站所有对象的测控功能。该方案进一步简化了二次系统的复杂性，同时也带来了其他问题，首先全站过程层数据必须在同一个局域网上，巨大的数据流量对网络设备形及二次设备的网卡成了较大的冲击；其次二次设备必须面对大量的数值计算，对单片机的性能要求很高；第三在大量数据的冲击下，能否保证GOOSE数据的时效性是一个值得继续研究的问题。
2 验收及改造效果
2.1 验收分工
一次设备组负责验收变电站一次电气设备的外观质量、安装质量和施工工艺，检查设备交接试验报告项目是否完善，数据是否准确，对重要设备进行抽检，确保一次设备无渗漏锈蚀、符合各类规程要求。二次设备组负责验收电子式互感器及其合并单元、保护及自动装置、监控系统、远动设备及一次设备的控制辅助回路的安装质量和施工工艺，逐项检查二次回路接线、光纤插头是否正确、传动是否正确、测试设备之间的光纤通道衰耗是否合格，校验调试报告项目是否完善，符合各类规程要求。
2.2 电子式互感器验收及效果
重点验收以下测试报告及结论：
短时工频耐压试验密封性检测；检查各接地点是否可靠；光纤传光性能检测；互感器变比、角差、比差测试；互感器引出极性检查；远端模块或合并单元掉电能可靠闭锁相关保护，并发异常信号检查。
为了确保电流向量的正确，验收组在电流互感器时进行了一次通流的实验。即合上两进线开关、旁开关、刀闸，在500kV两进线和旁路开关进行一次通流实验，两进线电流互感器的电流互为参考，检查差动电流幅值和相位且差流为零；并做线路接地实验，如下图示（A相为例）。
2.3启动送电时电流、电压向量检查
串补启动送电时，智能化串补与传统串补很明显不同的是保护装置测向量及PT二次核相问题。光缆取代了电缆，数字量取代了模拟量，传统变电站使用的钳形电流表等模拟量测试仪表也失去作用。电流向量只能看装置的采样值及差流。具体要求如下：线路带电后，进线电压幅值可以在进线电度表中查看，500kV I、II 两段母线带电后，两条母线电压的幅值可在线路后备装置中检查相位、相角。在线路带负荷后可以在差动保护中检查相位、幅值及差流。需要注意的是与传统串补一样，带负荷前需要停用差动保护，检查向量正确后方可投入。
2.4程序化顺序控制的验收
程序化顺序控制可以极大地减轻运行人员的工作强度，并提高工作效率，是电力系统的长远发展方向。串补的刀闸及地刀全部是电动机构，满足程序化顺序控制的前提条件，GOOSE信息共享使跨间隔的逻辑五防闭锁功能得以实现，满足程序化顺序控制的必要条件，我们征求调度及运行方面的意见，总结出500kV侧一次设备的方式变换种类，设定了程序顺序控制逻辑，实现了站内500kV侧一次设备运行状态、检修状态和热备用状态的一键式顺控操作，即在三堡实现了500kV侧设备由一种方式转化为另一种方式时只需要按一个按钮即可，结果取得良好效果。
3 串补智能化技术应用的创新点
1、在线监测的目的就是要对被监测设备进行实时诊断，为设备状态判断提供依据，关键是对异常状态提出判断手段。
2、通过智能化技术应用改造，实现对串补装置检修策略的改变，实现了从被动检修到主动检修的历史性转变。
3、对电容器组用不平衡电流法在线测量的方法和技术运用，将推广成为对电容器组在线智能检测的一种有效方法。
4、对金属氧化物可变电阻不平衡检测方法和技术运用，将推广成为对金属氧化物可变电阻运行状态检测的一种有效方法。
5、全光纤电流互感器的在强干扰源环境中的成功运用，无疑将拓宽此产品的市场。
6、智能化技术植入串补系统将会优化运行效益
7、一键式操作成功运用，将为电网运行智能化拓宽了思路。
8、建立串补在线监视后台：包括建立电容器组、金属氧化物可变电阻组。
9、编制智能化串补运行的相关规程、技术标准。
4 工作展望
徐州500kV三堡变电站智能化串补技术改造的成功，对今后数字化变电站建设提供了重要的工程借鉴价值。当然串补设备智能化技术投运也给传统的运行、检修、计量等专业提出了新的课题；电子式互感器的远端模块安装在一次设备上，使一次和二次之间的界面模糊等问题，都是今后数字化变电站安全稳定运行所要研究解决的课题，这就要求广大电力工作者与时俱进，研究适用于智能化变电站不同模式下的管理、运行、检修方法，使之更好地服务于电网，为建设坚强智能电网作出贡献。